中国特色红土镍矿冶炼工艺建设现代化镍铁厂(doc 10页)

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镍铁冶炼

镍铁冶炼

5.方茴说:“那时候我们不说爱,爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。

我们只说喜欢,就算喜欢也是偷偷摸摸的。

”6.方茴说:“我觉得之所以说相见不如怀念,是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛,而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。

”7.在村头有一截巨大的雷击木,直径十几米,此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光,变得普普通通了。

8.这些孩子都很活泼与好动,即便吃饭时也都不太老实,不少人抱着陶碗从自家出来,凑到了一起。

9.石村周围草木丰茂,猛兽众多,可守着大山,村人的食物相对来说却算不上丰盛,只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。

镍铁冶炼根据红土镍矿成分的不同,镍生产厂可以选择不同的冶炼工艺。

中国目前还没有一座大型镍铁生产工厂,为了少走弯路可以引进国外成熟的先进技术,在中国国内制造全部设备,以较少的投资,在最短的时间内,选择适宜的沿海地区建设一座大型镍铁生产厂。

为此,比较详细的介绍了乌克兰帕布什镍厂的火法冶炼镍铁的工艺流程和生产指标。

文章还介绍了在镍铁精炼车间,直接冶炼300系列不锈钢工艺的开发。

1. 开发利用海外镍资源满足中国日益增长的镍需求:尽管中国镍资源的开发与利用近年来得到了快速的发展,但是,发展的速度远远跟不上冶金等行业对镍需求增长的速度。

近几年,中国精炼镍产量在8万吨左右,受到资源的限制,短时间内不大可能快速增长。

合资在国外开发镍矿、建设镍生产厂的几个项目虽然已经签约,但是项目产能有限、实施还需要时间。

目前中国镍的年消费量已经快速的增加到14.6万吨,中国已经成为仅次于日本的世界第二大镍消费国,是近年来全球镍消费增长最快的国家。

随着国民经济的快速发展,人民生活水平的提高,不锈钢的消费量将上升,这将导致镍的需求量增长的速度大大超过目前可以预期的镍的产出量的增长速度。

有色金属工业协会预计到2010年,中国镍消费量将达到24万吨。

近年来,为了保证国民经济发展对镍的需求,中冶、五矿、太钢、宝钢等大企业实施“走出去”的发展战略,参与海外镍矿资源的开发,这将对中国镍的稳定供应发挥重要作用。

RKEF冶炼工艺概述-图文

RKEF冶炼工艺概述-图文

RKEF冶炼工艺概述-图文前言目前,国内外红土镍矿的处理方法主要有火法和湿法两种冶炼工艺,湿法工艺是使用硫酸、盐酸或者氨水溶液作为浸出剂,浸出红土镍矿中的镍和钴金属离子,常见的湿法处理工艺有高压酸浸工艺(HPAL)、常压酸浸工艺(PAL)和氨浸工艺(Caron)。

火法工艺是在高温条件下,以C作还原剂,对氧化镍矿中的NiO及其他氧化物进行还原而得。

火法冶炼因具有流程短、三废排放量少、工艺成熟等特点,已成为红土镍矿冶炼的主要工艺。

目前国内外主要有4种火法工艺:烧结—高炉流程(BF法);回转窑—电炉熔炼流程(RKEF法);多米尼加鹰桥竖炉—电炉工艺;日本大江山回转窑直接还原法。

其中,RKEF法是当今世界上火法处理红土镍矿的先进及成熟工艺,广泛地应用于各国冶炼厂家。

RKEF(RotaryKiln-ElectricFurnace)法始于上世纪50年代,由Elkem公司在新喀里多尼亚的多尼安博厂开发成功,具有产品质量好、生产效率高、节能环保等优点。

在不锈钢产量大幅增幅的驱动下,RKEF法镍铁的生产能力急剧增加。

我国冶炼镍铁电炉炉容在不断地扩大。

额定容量25MVA的炉型已经逐步退出主体炉型,进而33MVA、36MVA、48MVA、51MVA成为主体炉型。

与此同时,我国矿热炉生产镍铁的工艺流程更加合理,矿热电炉的总体装备水平大幅度提高,冶炼工艺技术更加成熟。

下面将概括介绍和讨论矿热电炉利用红土镍矿采用RKEF法冶炼镍铁的工艺技术。

1工艺流程概述利用红土镍矿生产镍铁的RKEF冶炼工艺流程如图1.1:图1.1RKEF工艺流程图工艺流程主要包含以下几个阶段:(1)在露天料场进行红土矿的晾晒;大块红土矿的破碎、筛分、混匀。

(2)应用干燥窑对红土矿进行干燥;应用回转窑进行红土矿的焙烧预还原。

以此获得焙砂。

(3)矿热电炉熔炼焙砂生产含镍生铁。

(4)回转窑与电炉余热的利用。

(5)粉尘的收集与再利用。

对RKEF法工艺的流程,矿石内部的成分尤为重要,其中有至少3个指标,在生产时需要关注:(1)Ni品位,控制在1.5以上,最好2.0以上。

红土镍矿湿法冶金 工艺流程

红土镍矿湿法冶金 工艺流程

红土镍矿湿法冶金工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。

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②浸出:将磨细的矿粉与酸性溶液(通常是稀硫酸)混合,在加压或常压条件下进行酸浸,使镍、钴等有价金属溶解,而大部分铁、铝等杂质不溶。

③固液分离:通过沉降、过滤等方法分离浸出液与固体残渣,浸出液含有目标金属离子。

④杂质去除:向浸出液中加入特定化学试剂,如硫化氢,选择性沉淀铁、铝等杂质,同时通过多次循环浸出与中和调节pH值,进一步净化溶液。

⑤金属沉淀:调整溶液条件,如pH和温度,加入沉淀剂促使镍、钴以氢氧化物等形式沉淀。

⑥产品处理:收集沉淀,进行过滤、洗涤、干燥,得到镍钴氢氧化物或进一步加工为镍钴硫化物。

⑦精炼提纯:通过火法冶金或电解等方法将镍钴化合物转化为高纯度金属镍和钴。

⑧废水处理:对生产过程中产生的废水进行中和、絮凝、过滤等处理,达到环保排放标准或循环利用。

⑨尾渣处理:处理后的固体废弃物根据其成分进行综合利用或安全处置。

此流程旨在高效提取红土镍矿中的镍、钴等有价金属,同时减少环境影响,提高资源利用率。

镍铁冶炼工艺介绍

镍铁冶炼工艺介绍

镍铁冶炼⼯艺介绍1、镍铁冶炼⼯艺介绍 1.1、镍冶炼⼯艺流程研究含镍红⼟矿是由含镍橄榄岩在热带或亚热带地区经长期风化淋滤变质⽽成的矿床⼀般形成⼏层顶部是⼀层崩积层铁帽含镍较低⼀般弃置堆存下⾯是褐铁矿层含铁多、硅镁少镍低、钴较⾼⼀般采⽤湿法⼯艺回收⾦属再下层是混有脉⽯的残积层矿含硅镁⾼铁较低、钴较低、镍较⾼这类矿⼀般采⽤⽕法⼯艺处理。

具体情况见表12—1 表11-1 矿⽯范围与冶炼⼯艺矿⽯分矿⽯分层冶炼常矿⽯品位冶炼⽅法冶炼⼯艺层名称规产品顶层崩积层含镍低Ni0.02-0.1弃置堆存含镍低、铁⾼、硅镁低、 1.还原焙烧氨浸⼯艺钴较⾼。

2.⾼压酸浸⼯艺Ni1.0-1.7 3.强化⾼压酸浸⼯艺电解镍中间层褐铁矿层湿法冶炼Fe35-50 4.常压酸浸⼯艺氧化镍MgO0.5-15 5.硫酸堆浸⼯艺Co0.1-0.2 6.氯化浸出⼯艺。

含镍较⾼、铁较低、硅 1.回转窑电炉⼯艺镁⾼、钴较低。

2.多⽶尼加鹰桥竖炉Ni1.8-3 —电炉⼯艺下层残积层⽕法冶炼镍铁Fe10-25 3.⽇本⼤江⼭回转窑MgO15-35 直接还原法。

Co0.02-0.1 1.1.1、湿法⼯艺流程介绍⽬前成熟的湿法⼯艺流程有还原焙烧氨浸流程、⾼压酸浸流程和常压酸浸流程。

1.1.1.1、还原焙烧氨浸流程还原焙烧氨浸流程处理褐铁矿或褐铁矿和残积层矿的混合矿矿⽯先⼲燥然后矿⽯中的镍在700℃时选择性还原成⾦属镍钴和⼀部分铁被⼀起还原还原的⾦属镍经过氨浸回收。

还原焙烧氨浸流程的缺点有矿⽯处理采⽤⼲燥、还原、焙烧等⼯序消耗能量⼤消耗多种化学试剂镍和钴的回收率⽐⽕法流程和⾼压酸浸流程低。

1.1.1.2、⾼压酸浸流程⾼压酸浸流程主要处理褐铁矿和⼀部分绿脱⽯或蒙脱⽯。

加压酸浸⼀般在衬钛的⾼压釜中进⾏浸出温度245℃260℃通过液固分离、镍钴分离⽣产电镍、氧化镍或镍冠有些⼯⼚⽣产中间产品如混合硫化镍钴或混合镍钴氢氧化物。

⾼压酸浸流程处理的红⼟矿要求含MgO/Al O 低通常含Mglt4含Mg 越⾼耗酸越⾼含Al 低的矿⽯。

红土镍矿资源现状.doc

红土镍矿资源现状.doc

红土镍矿资源现状及加工工艺综述2011-03-13 18:47:20| 分类:镍矿知识| 标签:|字号大中小订阅摘要综合论述了世界红土镍矿的资源概况和利用现状,分析了我国对镍的需求情况,对红土镍矿的处理方法和目前有前景的加工工艺进行了较为详细的阐述和分析。

关键词红土镍矿镍铁镍锍浸出在自然界中,镍主要以硫化镍矿和氧化镍矿状态存在。

由于元素亲氧及亲硫性的差异,在熔融岩浆中,当有硫元素存在时,镍能优先形成硫化矿物,并富集形成硫化物矿床。

硫化镍矿如镍黄铁矿、紫硫镍铁矿中的镍以游离硫化镍形态存在,有相当一部分以类质同象赋存于磁黄铁矿中。

部分氧化镍矿是由硫化镍矿岩体风化浸淋蚀变富集而成,镍主要以镍褐铁矿(很少结晶或不结晶的氧化铁)形式存在。

红土镍矿是含镁铁硅酸盐矿物的超基性岩经长期风化产生的矿石,在风化过程中镍自上层浸出而后在下层沉淀,NiO取代了相应硅酸盐和氧化铁矿晶格中的MgO和FeO。

由于镍具有抗腐蚀、抗氧化、耐高温、强度高、延展性好等特点,因而其用途很广泛,尤其是在不锈钢和耐热钢中的应用比例最大。

当前在镍的消费中,钢铁和有色金属冶炼业约占总消费量的65%~70%;其次是轻工行业,包括自行车、医疗器皿、生活用品的电镀,约占总消费量的12%~15%;再次是机械制造、化工、石油和电力行业,这些行业需用镍制造各种机器和容器,用量约占总消费量的10%~12%。

高新技术领域应用的充电电池、泡沫镍、镀镍钢带、活性氢氧化镍等产品,对镍的需求也很旺盛。

自20世纪80年代中期以来,镍的使用范围广泛,不锈钢一直是镍消耗的主要推动力[1]。

镍的需求继续被不锈钢产量的增长所带动,特别是在西欧、日本和东南亚国家更是如此。

近年来,镍在钢铁工业、磁性材料工业、军事、有色金属、贵金属、特殊合金、贮氢材料、特种镍粉、新型涂镍复合材料、电池、医疗卫生和硫酸镍等方面的应用与开发非常引人注目[23]。

镍作为一种重要的战略金属,具有良好的机械强度、延展性和化学稳定性,是工业和发展人类现代文明不可或缺的金属,在国民经济发展中具有极其重要的地位[4]。

红土镍矿火法(RKEF法)冶炼

红土镍矿火法(RKEF法)冶炼

浅析红土镍矿火法(RKEF法)冶炼摘要:本文中简要的介绍了一下我国红土镍矿的处理方法,将小高炉熔炼法“烧结机-矿热炉“,同rkef(回转窑-矿热炉熔炼法)进行简单的对比,以突出rkef工艺在红土镍矿处理中的优点,主要是从环保、节能、综合利用、产品质量等这几个方面分析。

关键词:红土镍矿;火法冶炼;rkef工艺1 小高炉熔炼法小高炉熔炼法是我国处理红土镍矿自主研发的一种冶炼方法。

小高炉熔炼的流程是:红土镍矿--破碎筛分--干燥--配料--烧结--高炉熔炼--含镍生铁和炉渣。

1.1 工艺流程当中的高炉熔炼有很大的缺点:(1)要用优质的焦炭作为熔炼的燃料,焦炭的耗能量很大,能耗高;(2)产品镍含量通常在2~8%,大多在5%以下,镍品位低,杂质含量高,一般用于200系的不锈钢生产。

(3)在冶炼的过程中有害气体的排放量大,比如为了增加炉渣的流动性而添加萤石,萤石加入量占炉料总量的8~15%,然而在国内,镍铁小高炉没有设置脱氟设备,全部放散,从而导致排放的高炉烟气中含有大量有害的含氟气体。

(4)红土镍矿可分为“高铁低镁(低镍)“、低铁高镁(高镍)红土镍矿,两种不同类型原料。

而当红土矿含镍1.5%、含铁35%时比较适合小高炉熔炼,可产出含镍约 4%的低镍生铁。

但如果是低铁高镁(高镍)矿用小高炉熔炼,那么就会导致高炉的产渣量大、粘度大情况,从而难以保证炉况顺行。

(5)由于炉料强度低,所以只能采用小型高炉(矮高炉)生产镍铁,而无法进行大规模的生产。

(6)小型高炉生产镍铁的成本较高,目前,只能在市场镍价15万元以上才能维持盈利。

鉴于以上原因,无论是从技术还是经济的角度来看,小高炉法对原料的适应性差、无法大型化生产,随着焦炭价位回归合理、镍价下跌和环保政策落实,目前我国的高炉镍铁厂大部分已停产。

2.冷料入炉“烧结机-矿热炉“镍铁工艺根据焦炭涨价和用户要求高含镍量的镍铁的实际情况,国内建设了一些用烧结机生产红土镍矿烧结矿,冷却后入矿热炉冶炼镍铁的工厂。

三种类型,九种工艺:一文告诉你我国镍铁生产究竟有多全面

三种类型,九种工艺:一文告诉你我国镍铁生产究竟有多全面

三种类型,九种工艺:一文告诉你我国镍铁生产究竟有多全面文 | 燕一、镍铁分类与发展镍按照生产原料的不同可以分为原生镍和再生镍,原生镍的生产原料来自于镍矿,再生镍的生产原料来自于含镍废料。

其中原生镍包括:电解镍、镍铁和镍盐,其中电解镍根据国标GB/T6516-2010的规定,可分为Ni9999、Ni9996、Ni9990、Ni9950、Ni9920五个牌号;镍铁,又称为含镍生铁,是镍和铁的合金,主要由红土镍矿进行火法冶炼烧结而成,镍铁的镍金属含量约为5%~30%,按照含量不同可以分为,高镍生铁、中镍生铁和低镍生铁。

从目前我国的镍金属生产工艺路线来看,主要分为三大类型:一是利用硫化镍矿资源,采用火法冶炼-电解精炼工艺生产电解镍,这是目前国内最主流的电解镍生产方式,甘肃金川、新疆新鑫矿业等公司都是采取这种工艺生产电解镍。

第二种类型是利用氧化镍矿,采用湿法冶炼工艺生产电解镍,目前国内的江西江锂科技、广西银亿科技矿冶公司等采用这种湿法工艺利用氧化镍矿生产电解镍,但这种工艺目前在国内应用的并不多。

第三种类型则是利用进口氧化镍矿,采用高炉或者矿热电炉生产含镍生铁(或镍铁),这种工艺目前已成为国内处理印尼、菲律宾氧化镍矿的主要方式。

中钢中宝滨海镍业、福建德盛镍业等东部沿海地区的企业均是采用这种工艺生产镍铁。

值得注意的是,由于我国硫化镍矿的短缺,加之镍铁具有的成本优势,因此利用氧化镍矿生产镍铁已成为我国未来镍金属产业的主要发展方向。

特别是在2005年之后,国际电解镍价格快速上涨,使得利用氧化镍矿生产镍铁在经济上更具优势,刺激了国内镍铁产量的快速增长。

在国内镍金属的消费总量结构中,镍铁已成为最主要的供应形式,这种消费结构的转变使得未来我国对进口氧化镍矿的依赖严重加深。

二、镍铁生产工艺1. 回转窑一矿热炉工艺(简称RKEF)RKEF工艺生产镍铁是目前发展较快的红土镍矿处理工艺。

其工艺成熟、设备简单易控、生产效率高。

不足是需消耗大量冶金焦和电能,能耗大、生产成本高、熔炼过程渣量过多、熔炼温度(1500℃左右)较高、有粉尘污染等。

镍铁冶炼的工艺

镍铁冶炼的工艺

有关铁冶炼的工艺:虽然红土镍矿处理工艺主要分为湿法冶炼工艺和火法冶炼工艺,但目前世界范围内比较成熟的利用红土镍矿冶炼镍铁合金的工艺方法仍旧以火法冶炼为主。

火法冶炼镍铁是在高温条件下,以C(或Si)作还原剂,对矿中的NiO 及其他氧化物(如FeO)进行还原而得。

同时采用选择性还原工艺,合理使用还原剂,按还原顺序NiO、FeO、Cr2O3、SiO2进行还原反应。

NiO+C→Ni+CO↑ T=420℃(1)FeO+C→Fe+CO↑ T=650℃(2)Cr2O3+C→Cr+ CO↑SiO2+C→Si+CO↑因不同产地的镍矿成分不同,NiO及各种氧化物之间组成的化合物也有所不同,因而,在镍铁冶炼过程中,其实际反应较复杂。

反应生成的Ni 和Fe能在不同比例下互溶,生成镍铁。

从上述(1)、(2)反应式中可看出:NiO、FeO还原反应开始温度较低,而且,NiO的开始反应温度比FeO约低200℃;因而,火法冶炼镍铁过程中,尽管所采用的镍矿NiO含量较低,但NiO 90%以上被还原,而且,在Ni/Fe很低的情况下,可通过不同的工艺操作,使产品含Ni量提高到较高水平,与铁合金其他产品(如高碳铬铁、硅合金等)相比,电炉粗镍冶炼难度相对较低。

目前我国镍铁冶炼主要采用高炉法和电炉法两种:1、高炉法:镍矿→脱水、烧结、造块→配入焦炭、熔剂→高炉冶炼→粗镍铁→精炼降Si、C、P、S→镍铁。

在国内,近年采用的火法冶炼镍铁较为普遍,主要是借用于现有炼铁小高炉直接转产,具体操作与小高炉生产生铁操作相似,特别适合于使用低Ni、高Fe镍矿生产低Ni镍铁(含镍生铁)。

该工艺仍以焦炭燃烧放热作为冶炼热能,入炉镍矿中FeO可被焦炭中的C充分还原,故粗镍铁中的Ni含量高低基本受限于入炉镍矿Ni/Fe的比值大小。

由于国家限制400 立方米以下小高炉的使用,而使用矿热电炉,利用低镍高铁镍矿,直接生产低Ni镍铁,其工艺的合理性和易操作性,似乎不及高炉法,因而采用大容量高炉冶炼低Ni镍铁值得关注和研究。

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中国特色红土镍矿冶炼工艺建设现代化镍铁厂(doc 10页)矿高效利用关键技术”长期以来,我国镍的生产以金川公司为主,其原料是当地产硫化镍矿,是不可再生资源,资源量渐少、开采难度增大,从国家战略储备考虑,应对金川镍矿这一宝贵资源进行保护性开发,而从国际市场购买硫化镍矿解决国内不足的可能性很小,因此应借鉴国际上成熟的镍铁冶炼技术,开发适合国内原料和能源条件的技术,利用国际上容易购得的氧化镍矿生产镍铁,满足经济发展要求。

2008年发改办高技【2008】301号《国家发革委办公厅关于组织实施2008年度重大产业技术开发专项的通知》第三条中明确指出:“资源综合利用关键技术方面:开发复杂多金属共伴生矿高效开发利用技术、冶炼过程中稀有稀散元素提取技术、低品位红土镍矿高效利用关键技术、金属矿山二次资源中有价元素高效捕收技术”。

将高效利用低品位红土镍矿关键技术列为国家重大产业技术开发专项内容之一。

国家《有色金属工业长期发展规划(2006~2020年)》中也指出:“由于硫化镍矿资源紧缺,开发镍土矿具有重要意义”。

可见,利用国外氧化镍矿资源,借鉴国际上成熟先进、节能环保的火法冶炼镍铁技术,开发适合国情的红土镍矿高效利用技术,建设现代化镍铁厂,是受国家政策支持、市场潜力大的好项目,也是我国镍工业发展的必然趋势。

四、借鉴国际上成熟的RKEF工艺,开发低品位红土镍矿高效利用技术湿法冶炼工艺适合高镍、高钴,低镁的红土镍矿,以液态酸(或氨)作浸出剂,提取Ni和Co,其余大量的铁和少量的铬全部成为固体废弃物。

浸出剂仅部分回收利用,其余经处理后以液态形式排入江河或废液池,湿法冶炼中还产生大量Co。

这些废固、废液、废气无法循环利用,环境危害大,目前我们还没有掌握相关的无害化处理技术。

以低品位红土镍矿为原料,采用高压酸浸工艺生产镍硫,进而生产电解镍的工艺在世界上已经成熟,但是受投资、技术引进、环境保护措施的限制,在国内建设这种工艺的镍厂还需进行技术开发和研究,建厂条件还不成熟。

现实的做法是消化国外先进成熟的火法冶炼镍铁的技术,按中国的能源条件对这种工艺技术进行改进。

建设适合中国国情的现代化镍铁厂。

(一)国内以红土镍矿为原料的镍(铁)冶炼工艺现状中国的现代化镍铁冶炼还处于空白状态,目前生产低镍生铁的小高炉和小矿热炉工艺由于高能耗、高污染,在激烈的市场竞争下正逐渐退出历史舞台。

1、鼓风炉(小高炉)工艺鼓风炉工艺是最早出现的红土镍矿冶炼镍铁的技术,1875年,在新喀里多尼亚小高炉就已应用,后法国也有采用,但该法因消耗大量优质焦炭、污染严重而为人诟病。

最终该工艺在市场竞争和环保压力下停止,1985年日本矿业公司佐贺关冶炼厂的最后一座镍铁高炉熄火,标志着鼓风炉冶炼镍铁技术在欧美、日本等发达国家寿终正寝。

前几年我国快速发展的不锈钢生产拉动了镍铁需求,在高镍价、低价焦炭、低环保门槛的条件下,部分投资者利用钢铁产业政策淘汰的炼铁高炉冶炼镍铁,获得暴利。

但随着焦炭价位回归合理、镍价下跌和环保政策落实,目前高炉镍铁厂大部分已停产。

高炉冶炼镍铁技术必将被淘汰的主要原因是:(1) 原料适应性差、高炉无法大型化红适用“高铁低镁(低镍)”红土镍矿,当红土矿含镍1.5%、含铁35%时可得到含镍约4%的低镍生铁。

如果用低铁高镁(高镍)矿,高炉渣量大、粘度大炉况顺行难以保证。

由于炉料强度低,只能采用小型高炉(矮高炉)生产镍铁。

(2) 产品质量难以符合炼钢要求高炉含镍生铁品位低,一般在2~8%,大多在5%以下,冶炼不锈钢时需要配合加入较多的镍板,这提高了单位原料镍的成本。

该工艺焦炭、熔剂的用量大,P、S大部分进入产品,镍铁品位低、ω(S)、ω(P)含量高,增加了不锈冶炼的负担。

(3) 生产工艺不稳定镍铁的成分波动大,不易控制,难以大批量稳定供货。

(4) 焦比高生产含镍2%的镍铁,每吨镍铁的焦炭消耗大于1.0t;生产含镍5%的镍铁,每吨镍铁的焦炭消耗量约2.0t。

(5) 污染严重除去传统高炉污染,氟化物的污染更严重。

为保持高炉顺行,必须加入萤石以提高炉渣流动性,萤石加入量占炉料总量的8~15%,国内镍铁小高炉没有脱氟设备,全部放散,对人和环境伤害巨大。

2、冷料入炉“烧结机-矿热炉”镍铁工艺由于焦炭涨价和用户要求高含镍量的镍铁,国内建设了一些用烧结机生产红土镍矿烧结矿,冷却后入矿热炉冶炼镍铁的工厂。

其中很多是改造旧的铁合金电炉来生产镍铁,变压器容量多为6.3MV A、9MV A和12.5MV A,最大的为25MV A。

该工艺不用焦炭,原料适应性比小高炉好,产品镍含量更高,但仍存在能耗高、效率低的缺陷。

某厂用2%品位的镍矿,生产含镍11~14%的粗镍铁,每吨粗镍铁冶炼电耗(1~1.2)×104kWh/t,折合吨金属镍电耗8.8万kWh,是RKEF工艺的2倍多。

原因在于:“烧结机-矿热炉”工艺无法为矿热炉提供预还原的高温料。

25MV A矿热炉4h出一次铁,每次出铁量约15t,折合lMW功率年产镍金属量仅140t。

高电耗和低效率与冷料入炉相关,大量时间和电力用于炉料升温。

笔者所见的“烧结机(有的还采用土法烧结工艺和烧结锅工艺准备矿热炉用原料)-矿热炉”工艺的产镍铁厂都没有完善的环保设备,特别是矿热炉为敞开式或者半密闭的小烟罩式,不能回收煤气,不但污染环境,还造成煤气浪费。

烧结机也全部没有安装余热回收利用设施,这类工厂不具备现代化、大规模的镍铁生产条件。

有的工厂利用电弧炉处理烧结矿,生产镍铁,效益更差,基本上已停产。

3、还原造锍工艺最初在鼓风炉内进行生产,由于能耗高遭到淘汰。

目前有些企业在电炉内进行造锍熔炼,得到低钢冰镍。

该工艺与传统硫化镍处理工艺相同。

由于红土矿品位低,低冰镍产品含镍少,渣量巨大,并且能耗高,使得该工艺无法与硫化镍矿传统处理流程进行竞争。

采用该工艺的企业不多。

(二)RKEF工艺技术成熟,在镍铁冶炼领域占主导地位RKEF工艺技术(“回转窑-矿热炉”法)始于20世纪50年代,由Elkem公司在新喀里多尼亚的多尼安博厂开发成功,由于产品质量好、生产效率高、而且节能环保,RKEF工艺很快取代了鼓风炉工艺。

随着冶金科学技术的发展,RKEF 工艺也吸纳了包括自动化、清洁生产在内的众多最新技术成果,在设计制造、安装调试和生产操作上日臻成熟,已成为世界上生产镍铁的主流工艺技术,占据统治地位。

目前全球采用RKEF 工艺生产镍铁的公司有十几家,生产厂遍及欧美、日本、东南亚等地,其中最大年产能达7~8万t金属镍,在长期的经营中,尽管世界镍行业风云变幻、镍价大起大落,但这些镍铁厂大都保持着良好的业绩。

2005年美国金属学会调查了世界红土镍矿冶炼厂及年产量,见表1。

表1 2005年美国金属学会调查的世界红土镍矿冶炼厂及年产量这13家镍冶炼厂的年产量总计约36.5 万t,约占世界原生镍总产量的30%,占红土矿火法冶炼镍铁产量的8l%(2007年世界总产镍量142万t,氧化镍矿的贡献为42%,以镍铁形式生产金属镍量约45万t)。

可见,在世界范围,以廉价的红土镍矿为原料,采用RKEF火法冶炼镍铁的工艺技术具有很强的适用性和经济性。

(三)RKEF工艺介绍1、对原料的要求对于“回转窑(RK)-矿热炉(EF)”流程,矿石成分很重要,有3个指标是采用RKEF工艺应该关心的:(1) Ni品位,希望在1.5以上,最好2.0以上。

(2) Fe/Ni,希望在6~10,最好接近6,中Ni品位高;如果Fe/Ni>10,则很难冶炼出含20%的镍铁,因为原料中Fe过高,很难在回转窑中控制氧化铁的还原度。

(3) MgO/SiO2,在0.55~0.65较合适,少量加入熔剂就可以得到低熔点的炉渣结构。

以上3个条件只是合适的条件,而不是必须的条件,在矿石条件不符合上述要求时,可以生产品位较低的镍铁,技术经济指标将受到影响。

还原剂(烟煤或无烟煤均可)和石灰石也是RKEF工艺所必需的,这两种原料在我国资源丰富,容易得到。

2、典型工艺流程、主体设备结构(1) 生产流程原料场→筛分、破碎和混匀配料→回转窑→矿热炉→铁包脱硫→精炼转炉→浇铸。

在这个基础上,发展了对原料预干燥、原料制球、回转窑节能和余热发电、矿热炉高效冶炼和低熔点渣系配料、采用底吹或侧吹精炼转炉替代顶吹转炉、镍铁粒化等技术,适用于不同条件的工厂。

(2) 典型工艺装备组成2台5.0×100m回转窑、2台63MV A的密闭矿热炉、40t的底吹精炼转炉,造粒和铸块设备。

年产镍铁10.12万t(镍金属2~2.2万t)。

鉴于国产设备的成熟度和运输条件制约,为降低投资,国内的在建工厂采用4座回转窑、2台48MV A矿热炉的方案将可以缩短建设周期,收到好的经济效益。

(3) 工艺概述矿石、石灰石、还原剂在原料场、备料间加以筛分破碎后,混匀配料送入回转窑。

在回转窑中,原料经干燥、焙烧、预还原,制成约1000℃的镍渣,回转窑烟气经余热锅炉、除尘、脱硫化后排放,粉尘与原料混合后再次入窑。

镍渣在封闭隔热状态下(高架送料小车)加入矿热炉料仓(内衬耐火砖),根据工艺要求通过不同位置的下料管分配到矿热炉内。

矿热炉为全封闭式,自焙电极,埋弧冶炼,还原并熔分粗制镍铁和炉渣,同时产生含Co约75%的矿热炉荒煤气,荒煤气经过净化送到回转窑烧嘴,与煤粉一起作为燃料,除尘灰经处理后,返回到原料场。

矿热炉炉渣经过水淬后可作为建筑材料,用于道路建设、制砖。

矿热炉的产品是粗制镍铁,出铁前预先在铁水包加脱硫剂,出铁同时脱硫,粗制镍铁含Si、C、P等杂质,需要继续精炼,扒渣后,兑入酸性转炉,吹氧脱硅,同时加入含镍废料以防铁水温度偏高,脱硅后扒渣(或者挡渣出铁),兑入碱性转炉,吹氧脱磷、脱碳,同时加入石灰石造碱性渣,碱性转炉精炼后的镍铁水送往浇注车间,铸成合格的商品镍铁块或者制成粒状镍铁。

(4) 工艺特点①原料适应性强。

可适用镁质硅酸盐矿和含铁不高于30%的褐铁矿型氧化镍矿,以及中间型矿。

最适合使用湿法工艺难以处理的高镁低铁氧化镍矿石。

②镍铁品位高,有害元素少。

同样的矿石,RKEF工艺生产的镍铁品位高于高炉法和“烧结矿-矿热炉”工艺。

该工艺的脱硫和转炉精炼工序能够将镍铁的有害元素降低到ISO6501标准所要求的范围内,为炼钢用户所欢迎。

③节能环保,循环利用。

原料水分较多,料场和筛分破碎运输的过程中不产生粉尘,回转窑烟气余热可回收蒸汽用于发电,经过烟气脱硫满足环保要求后排入大气,回转窑和矿热炉烟尘返回料场;矿热炉煤气经除尘后送回转窑作燃料,炉渣水淬后成为建筑工业原材料。

转炉烟气余热回收蒸汽,煤气回收利用,炉渣磁选回炉,尾渣可铺路或制作水泥。

从含水炉料进入回转窑直到矿热炉出铁出渣的整个过程产中,炉料处于全封闭,环保节能。

④镍渣热料入矿热炉。

回转窑产的镍渣在900℃以上的高温下入炉,相对于“烧结矿-矿热炉”的冷料入炉,节省了大量的物理热和化学热,显著降低了电能和还原剂的消耗,提高了生产效率。

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